Techniki przewozów ładunków drogowo-szynowych w technologii bimodalnej1

Transkrypt

1 Logistyka - nauka Leszek Mindur Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu Techniki przewozów ładunków drogowo-szynowych w technologii bimodalnej1 WPROWADZENIE W artykule przedstawiono zagadnienia techniczne, eksploatacyjne oraz zalety ekonomiczne transportu bimodalnego. Wskazano również na wady tej technologii przewozów. Osiągnięcia inżynierii lądowej przyczyniły się do rozwoju nowej techniki przewozów kombinowanych drogowo-szynowych, zwanych transportem bimodalnym. Istota transportu bimodalnego sprowadza się do tego, że specjalne naczepy, spełniające wymagania zarówno naczep drogowych, jak i wagonów kolejowych, dowożone są ciągnikami do terminali, gdzie uzupełniane są wózkami kolejowymi i formowane w pociąg. Koncepcja pociągu bimodalnego polega na zastąpieniu niektórych elementów klasycznego pociągu elementami pojazdów drogowych. Chodzi mianowicie o odpowiednio skonstruowane naczepy samochodowe, których ustrój nośny jest w stanie pełnić rolę nadwozi wagonowych z chwilą osadzenia naczepy na wózkach kolejowych wyposażonych w tzw. adaptery. 1. KONCEPCJA TRANSPORTU BIMODALNEGO Pociąg bimodalny tworzą zatem powtarzające się elementy w postaci: naczepy samochodowej (zamkniętego furgonu lub cysterny); adapteru, tj. urządzenia zapewniającego pośrednie oparcie dwóch naczep na jednym wózku kolejowym lub połączenie zestawu z lokomotywą, bądź z pociągiem towarowym; dwuosiowego wózka wagonowego, wyposażonego w komplet urządzeń hamulcowych (rys. 1). Rys. 1. Elementy składu sekcji pociągu bimodalnego: 1 - skrzyniowa naczepa drogowo--kolejowa, 2 zbiornikowa naczepa drogowo- kolejowa, 3 standardowy wózek wagonowy, 4 adapter skrajny z urządzeniami pociągowo-zderznymi, 5 adapter środkowy Źródło: opracowanie własne. 1 Artykuł opracowano na podstawie: Technologii transportowych pod red. Leszka Mindura Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji PIB, Warszawa-Radom, Logistyka 4/

2 Pomimo że w skład takiego pociągu wchodzą elementy konstrukcyjne naczep samochodowych, musi on spełniać wszystkie wymagania techniczne stawiane normalnym pociągom towarowym, czyli warunkom wytrzymałościowym określonym w karcie UIC597. Produkowane seryjnie naczepy samochodowe muszą być więc odpowiednio przekonstruowane, przede wszystkim konstrukcja nośna musi ulec wzmocnieniu, by zapewnić przeniesienie siły statycznej ściskającej i rozciągającej o wielkości 850 kn. Nie powinno to jednak powodować nadmiernego zwiększenia masy własnej naczepy, aby nie dopuścić do wzrostu tary oraz nadmiernego nacisku na osie. Jednocześnie wszystkie wystające części naczepy, jak również zasadnicze gabaryty naczepy muszą się mieścić w skrajni kinematycznej UIC. Wymaga to między innymi załamania narożników górnego zarysu naczepy lub zmniejszenia jej wysokości oraz unoszenia na czas przewozu koleją kół jezdnych naczepy za pomocą pneumatycznych urządzeń podnośnikowych. Naczepa samochodowa, pracująca w systemie transportu bimodalnego, musi mieć tak zamontowany zbiornik główny powietrza oraz przewód hamulcowy, by nie był narażany na uszkodzenia, a każdy przewód musi być zaopatrzony w główkę sprzęgu tak, aby było możliwe szczelne połączenie przewodu głównego z instalacją pneumatyczną wózków wagonowych. Ze względu na to, że odległość między naczepami transportowanymi na wózkach kolejowych nie może być większa niż 450 mm, zachodzi konieczność zaopatrzenia naczepy w tylny zderzak odchylany do góry oraz odpowiednie jego zabezpieczenie na czas transportu na wózkach wagonowych, aby nie spowodować przekroczenia dopuszczalnej odległości między naczepami. Wspomniana karta UIC597 ujmuje również zbiór wymagań technicznych, dotyczących obciążeń wózków wagonowych adapterów, elementów mechanizmu sprzęgającego i regulującego, określających ściśle pożądane parametry techniczno-eksploatacyjne. Z przedstawionej struktury elementów tworzących pociąg bimodalny wynika, że kolejowe środki transportu zredukowane zostały do standardowych wózków dwuosiowych, wyposażonych w tzw. adaptery oraz kompletny układ hamulcowy. To samo dotyczy transportu samochodowego, gdyż w systemie tym przewiduje się wyłącznie naczepy w formie zamkniętego furgonu lub cysterny z własnymi ustrojami nośnymi oraz typowe ciągniki siodłowe. Wyposażenie naczep we własne podnośniki powoduje, że sformowanie i rozformowanie pociągu bimodalnego jest możliwe bez konieczności używania specjalistycznych maszyn i urządzeń ładunkowych, gdyż czynności te można wykonać za pomocą wspomnianych podnośników obsługiwanych przez kierowcę. Jedynym wymogiem jest utwardzony plac z ułożonymi torami zagłębionymi tak, aby płaszczyzna główek szyn była zrównana z płaszczyzną placu, umożliwiając swobodne manewrowanie zespołem samochodowym podczas formowania lub rozformowywania pociągu bimodalnego. Wymagania takie wynikają ponadto z możliwości wykorzystywania ciągnika siodłowego do ewentualnego przemieszania w obrębie terminalu wózków wagonowych podczas zestawiania pociągu bimodalnego. 2. TECHNOLOGIA FORMOWANIA POCIĄGU BIMODALNEGO Założeniem transportu bimodalnego jest jego wysoka efektywność ekonomiczna i społeczna oraz prostota procesu transportowego. Z tych też względów projektuje się nieskomplikowane urządzenia łączące naczepę drogowo-kolejową z wózkiem wagonowym, zapewniające możliwość formowania składu pociągu bimodalnego przez jedną osobę. Wymaga to takiego konstruowania układów współpracujących, by przy osadzaniu naczepy na wózkach wagonowych nie trzeba było tracić czasu na dokładność celowania". Pod względem oparcia naczep na wózkach i wzajemnego ich powiązania wyróżnić można trzy grupy rozwiązań konstrukcyjnych. Pierwszą grupę stanowią systemy z tzw. adapterowym oparciem naczepy na wózku, które umożliwia umieszczenie wszystkich urządzeń regulujących (ruchomych) na wózku, co zwiększa bezpieczną eksploatację pociągu. Do drugiej grupy należy system tzw. sprzęgnięcia naczepowego, polegający na tym, że tył naczepy opiera się albo bezpośrednio na kulistym czopie skrętu wózka i ślizgach bocznych, albo na specjalnej belce poprzecznej opartej na ramie wózka przez kulisty czop skrętu i ślizgi boczne. Przód naczepy natomiast łączy się bezpośrednio z tyłem sąsiedniej naczepy za pomocą węzła przegubowego przenoszącego obciążenia 692 Logistyka 4/2015

3 pionowe oraz siły wzdłużne i poprzeczne na tył sąsiedniej naczepy i wózek wagonowy. Wadą tego systemu jest konieczność stosowania dwóch rodzajów wózków wagonowych (pośrednich i końcowych) oraz umieszczanie w podwoziach naczep węzła łączącego. A uniesienie tyłu przyczepy i najazd na wózek B uniesienie kół jezdnych naczepy, opuszczenie łapy podtorowej, odjazd ciągnika siodłowego C wtoczenie wózka wagonowego pod naczepę D opuszczenie naczepy na wózek poprzez uniesienie łapy podporowej E, F najazd kolejnej naczepy pociągu bimodalnego Rys. 2. Etapy formowania składu pociągu bimodalnego oraz operacje czynnościowe z tym związane Źródło: ( ). Do trzeciej grupy konstrukcyjnej należy system z oparciem naczepy na wózkach wagonowych za pośrednictwem dwóch niezależnych belek skrętowych zamontowanych na ramie wózka przez czopy skrętu i ślizgi boczne. System ten wymaga również stosowania dwóch rodzajów wózków wagonowych, a ponadto nie zapewnia jednakowych nacisków zestawów kołowych na tor. Z przytoczonej charakterystyki wynika, że najodpowiedniejsze rozwiązania konstrukcyjne ma system z tzw. adapterowym oparciem naczepy na wózku. Operacje formowania pociągu bimodalnego w tym systemie są przedstawione na rys. 2. Rozformowywanie pociągu bimodalnego następuje w odwrotnej kolejności, przy czym można go rozłączyć w dowolnym miejscu i wyczepić ze składu pociągu pożądaną liczbę naczep. 3. PODSTAWOWE SYSTEMY TRANSPORTU BIMODALNEGO Największe doświadczenia w stosowaniu systemu bimodalnego mają Stany Zjednoczone, dzięki korzystniejszym niż w Europie warunkom eksploatacyjnym na kolejach. Tam też zrodziła się koncepcja kombinowanego transportu drogowo-szynowego, którego jedną z odmian jest transport bimodalny 2. Zalety systemu bimodalnego sprawiły, że w końcu lat 80. XX w. również w Europie Zachodniej opracowano i wprowadzono do próbnej eksploatacji kilka odmian konstrukcyjnych systemu bimodalnego. Nazwy stosowanych przez niektóre zarządy europejskich kolei systemów transportu bimodalnego podano w tab.1. Każdy z wymienionych w tabeli systemów bazuje na naczepie samochodowo-kolejowej. Różnice tkwią przede wszystkim w konstrukcji urządzeń sprzęgowych. Systemy Kombitrailer, CODA-E, Kombirail i Semirail należą do grupy konstrukcyjnej z oparciem adapterowym, a systemy Transtrailer i Roadrailer do grupy konstrukcyjnej ze sprzęgiem naczepowym, natomiast systemy Railtrailer do grupy konstrukcyjnej z dwoma belkami skrętowymi (SMK). Cechy techniczno-eksploatacyjne wymienionych systemów bimodalnego transportu drogowoszynowego podano w tab W USA od lat są eksploatowane z dużym powodzeniem pociągi systemu Roadrailer, należącego do grupy konstrukcyjnej z tzw. sprzęgiem naczepowym. Logistyka 4/

4 Według oceny ekspertów najkorzystniejsze rozwiązania konstrukcyjne mają systemy adapterowe, najgorsze zaś - system SMK bazujący na belkowym urządzeniu sprzęgowym, Tabela 1. Europejskie systemy transportu bimodalnego Nazwa systemu Kraj lub producent Kombitrailer RFN TALBOT ACKERMANN-FRUEHAUF DB, NSB, SBB Coda-E HOLANDIA STORK ALPHA ENG AAB HENSCHEL - NS, SJ Wagon Union Semirail FRANCJA REMAFER FRUEHAUF FRANCE SNCF Transtrailer HISZPANIA RENFE Roadrailer RFN DB, SBB, DSB Kombirail RFN-FRANCJA TALBOT FRUEHAUF Railtrailer FRANCJA SAMBRE ET MEUSE KAISER Źródło: opracowanie własne Tabela 2. Porównanie systemów transportu bimodalnego Cecha Oparcie nadwozia na wózkach Luzy podłużne w urządzeniach sprzęgających Obciążenie pionowe wózka pośredniego Naciski kół na szyny wózek: pośredni końcowy Zarządy kolejowe prowadzące próbną eksploatację systemu Eksponowany po raz pierwszy w październiku 1992 r. w Hadze Brak danych Systemy adapterowe Systemy naczepowe System SMK Kombirail Coda-E Roadrailer Transtraile Railtrailer czteropunktowe trzypunktowe trzypunktowe trzypunktowe czteropunktowe ( wagonowe") istnieją brak istnieją brak brak danych centralne centralne centralne centralne niecentralne Wózki końcowe identyczne identyczne Możliwość załadunku wózka pośredniego z obu stron Załadunek Wymagane zawieszenie naczepy tak, ale po obrocie adaptera poziomy z korektą wysokości naczepy i ryglowane różne (DB) identyczne (SBB) nie różne nie tak tak tak Elementy ryglujące adapterze adapterze naczepie zabudowane na Źródło: opracowanie własne. naczepie i wózku nie nie identyczne wózku 694 Logistyka 4/2015

5 4. ZALETY I WADY TRANSPORTU BIMODALNEGO Transport bimodalny, poza typowymi korzyściami, jakie zapewnia kombinowany transport drogowoszynowy, tj. zmniejszenie energochłonności pracy przewozowej, zmniejszenie zagrożenia ekologicznego, skrócenie czasu przewozu dzięki eliminowaniu postojów świątecznych oraz skracaniu czasu oczekiwania na odprawę graniczną, zapewnia większą efektywność ekonomiczną, głównie poprzez zwiększenie o ponad 1/3 stosunku ładowności do masy pociągu w porównaniu z innymi formami kombinowanego transportu drogowo-szynowego. Dodatkowym walorem bimodalnego transportu jest to, że ogranicza się on do niewielkiej liczby obiektów (jednostek transportowych) i środków transportowych oraz nie wymaga terminalowych urządzeń przeładunkowych. Jednocześnie system ten nie wymaga zatrudnienia pracowników przeładunkowych, ponieważ wszystkie czynności związane z formowaniem i rozformowywaniem pociągu bimodalnego jest w stanie wykonać kierowca zespołu samochodowego, posługując się podnośnikiem, w jaki wyposażony jest pojazd. Walory transportu bimodalnego w porównaniu z innymi systemami kombinowanego transportu drogowo-szynowego podano w tab. 3. Tabela 3. Zalety bimodalnego transportu drogowo-szynowego Konwencjonalne systemy transportu drogowo-szynowego Przyszłościowy transport bimodalny Stosunek procentowy ładowności do masy pociągu Naczepy w wagonach kieszeniowych 50% Nadwozia wymienne i kontenery 51% Naczepa drogowo-kolejowa 68% Zespoły samochodowe i ładowne 45% Obiekty (jednostki transportowe) Kontenery morskie Kontenery lądowe Naczepy drogowo-kolejowe: Wymienne nadwozia - zamknięte furgony Naczepy samochodowe Zespoły samochodowe - cysterny Środki transportu Pojazdy drogowe do przewozu: - kontenerów i nadwozi wymiennych - naczep samochodowych Wagony kolejowe do przewozu kontenerów, nadwozi wymiennych, naczep oraz zespołów samochodowych: - platformy kontenerowe - wagony kieszeniowe - Wippenwagen" - Rolling Highway" Suwnice kolejowe Pojazdy wysięgnikowe Reach-Stackers" Pojazdy podnośnikowe Lift-Trucks" Źródło: opracowanie własne. Terminalowe urządzenia przeładunkowe Ciągniki siodłowe standardowe wózki wagonowe z tzw. adapterami Zbędne Transport bimodalny ma także pewne wady, mianowicie zbyt krótkie składy pociągów bimodalnych oraz stosunkowo niewielką prędkość możliwą do osiągnięcia przy stosowaniu standardowych wózków wagonowych. Według informacji przedstawionych w Materiałach II Ogólnopolskiego Sympozjum nt. Techniczne środki transportu drogowo-szynowego (bimodalnego)", w próbnej eksploatacji przez niektóre koleje znajdują się zestawy złożone z dwóch, trzech lub wyjątkowo pięciu naczep, natomiast z przeprowadzonych badań i obliczeń wynika, że standardowe wózki wagonowe umożliwiają pociągowi bimodalnemu osiąganie prędkości nie większej niż 100 km/h. Nie są to jednak przeszkody, które przesłaniałyby korzyści płynące ze Logistyka 4/

6 stosowania techniki bimodalnej. Oszczędności energetyczne w systemie bimodalnym są jednak tak duże, iż opłacalny jest przewóz lokomotywą składu złożonego choćby z jednej naczepy o masie 38 t. Również udowodniono, że przy niewielkich zmianach konstrukcyjnych, polegających na zastosowaniu układu wiążącego zestawy kół w płaszczyźnie poziomej poza ramą wózka, można osiągnąć znaczne zwiększenie prędkości. Rozwój techniki bimodalnej jest więc nieunikniony, zwłaszcza w przewozach na duże odległości. Streszczenie W artykule przedstawiono: istotę transportu bimodalnego, stosowane środki techniczne, technologie zestawiania pociągu bimodalnego oraz systemy transportu bimodalnego. Podsumowanie artykułu stanowi analiza zalet i wad przewozów drogowoszynowych ładunków w technologii bimodalnej. Słowa kluczowe: transport bimodalny, technologia transportu. Techniques for transporting of road-railways loads in the bimodal technology Abstract The following was presented in this article: a substance of bimodal transport, used technical means, technologies for putting together a bimodal train and systems of the bimodal transport. The recapitulation of this article composes an analysis of advantages and disadvantages for road-railways transportation of loads in the bimodal technology. Key words: bimodal transport, transport technology. LITERATURA [1] Hajdul M.: Model zintegrowanego systemu przewozów multimodalnych ładunków zjednostkowanych (w): Europa-Azja. Gospodarka, transport (pod. red. L. Mindura). Instytut Logistyki i Magazynowania, Poznań [2] Materiały z II Ogólnopolskiego Sympozjum Monotematycznego Techniczne środki transportu drogowoszynowego (bimodalnego) realizacja projektu KBN nr l 01 przez Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Pojazdów Szynowych, Dyrekcję Eksploatacji Cystern oraz Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej. Poznań Skoki, listopada [3] Meyer-Larsen N.: CHINOS optimisation in intermodal container terminals using RFID (w): 2nd PROMIT Workshop Integrating information and security technologies to enhance intermodal transport chains. Thessaloniki, [4] Przewozy multimodalne ładunków zjednostkowanych w Polsce w relacji Zachód-Wschód i Wschód-Zachód. Projekt badawczy KBN nr 1587/T12/2005/28 (w:) Intermodalna sieć logistyczna w Polsce koncepcja rozwiązań modelowych i uwarunkowania wdrożeniowe, nr projektu NN ILiM w Poznaniu. [5] Sitarz M.: Rozwój i integracja systemu bezpieczeństwa transportu kolejowego (w:) Zintegrowany System Bezpieczeństwa Transportu. Tom II. Uwarunkowania rozwoju integracji systemów bezpieczeństwa transportu (pod red. R. Krystka). WKiŁ, Warszawa 2009 [6] Technologie transportowe (pod red. L. Mindura). Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji PIB, Warszawa Radom [7] Transport ładunków między Europą a Azją (w jęz. rosyjskim, pod red. M. Mindura). Wyd. Naukowe Idee-PIB, Warszawa-Radom [8] Tworzenie warunków funkcjonowania i rozwoju intermodalnej sieci logistycznej w Polsce. Aspekty metodyczne, red. L. Mindur i S. Krzyżaniak, Instytut Logistyki i Magazynowania, Poznań [9] Wronka J.: Rynek transportu kombinowanego w Europie (w): Transport multimodalny. Konferencja Naukowa. Jastrzębia Góra, 7-8 maja Logistyka 4/2015